Innehåll
Reaktioner klassificeras som exergoniska eller endergoniska genom förändringen i en kvantitet som kallas "Gibbs free energy." Till skillnad från endergoniska reaktioner kan en exergonisk reaktion inträffa spontant utan behov av inmatning. Det betyder inte att en reaktion nödvändigtvis kommer att inträffa helt enkelt för att den är exergonisk - den takt som reaktionen inträffar kan vara så långsam att den aldrig kommer att ske på en tidsskala du bryr dig om.
Gibbs Free Energy
Gibbs fri energi kallas inte "fri energi" eftersom det inte finns någon prislapp, utan för att den mäter hur mycket icke-mekaniskt arbete ett system kan göra. Om reaktanterna i en process har högre Gibbs fri energi än produkterna kallas processen exergon, vilket innebär att den frigör energi. Ett annat sätt att säga detta är att beskriva reaktionen som termodynamiskt spontan, vilket innebär att du inte behöver göra arbete för att få reaktionen att hända.
Exotermisk mot exergonisk
Många, men inte alla, exergoniska reaktioner är exotermiska, vilket innebär att de släpper värme. En reaktion kan dock faktiskt vara exergonisk och ändå absorbera värme eller vara endoterm. Följaktligen går exotermiskt och exergon inte nödvändigtvis samman. Den viktigaste skillnaden mellan dem ligger i skillnaden mellan arbete och värme; en exergonisk process frigör energi genom arbete, medan en exotermisk process frigör energi genom värme. Dessutom kan en process vara exergonisk vid vissa temperaturer men inte vid andra.
Entropi kontra entalpi
Nittonhundratalets kemister fann spontana endotermiska reaktioner ganska förbryllande; de resonerade att en reaktion borde vara spontan om den frigör värme. Vad de saknade var entropifunktionen, som är ett mått på den mängd energi som inte är tillgänglig för arbete i ett system. Om vi betraktar systemet såväl som dess omgivningar kommer en process att vara exergonisk om den orsakar en nettoökning av entropin. Att frigöra värme till omgivningen får entropin att öka, men en sådan reaktion kan fortfarande absorbera värme och vara exergonisk om systemets entropi ökar med ännu större mängd.
överväganden
Avdunstning - processen varigenom en vätska förvandlas till en gas - är förknippad med en mycket stor positiv förändring i entropin. Exergonreaktioner som absorberar värme är ofta reaktioner som släpper ut en gas som en av produkterna. När temperaturen ökar kommer dessa reaktioner att bli mer exergoniska. En exoterm reaktion som frigör värme, däremot, kommer att vara mer exergonisk vid lägre temperaturer än vid högre. Alla dessa överväganden spelar en roll för att avgöra om en reaktion kommer att bli spontan.